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Die Erfindung betrifft ein Abblasventil einer Tauchausrüstung, insbesondere einer Tarierweste, mit einem in einem Gehäuse axial beweglichen Ventilkörper, welcher über eine Betätigungseinrichtung aus einer Grundstellung in eine Entlüftungsstellung bewegbar ist und dabei ein Entweichen von unter Druck stehendem Fluid aus einem Druckkanal in einen Entlüftungskanal ermöglicht, wobei die Betätigungseinrichtung eine radial zum Ventilkörper angeordnete Membran umfasst, die zwei Steuerdruckbereiche voneinander trennt und in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen beiden Steuerdruckbereichen eine Ansteuerung des Ventilkörpers vornimmt.
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Ventile der eingangs beschriebenen Art kommen bei Tauchausrüstungen vorzugsweise im Bereich der Tarierwesten zur Anwendung. Bei einer Tarierweste, auch BCD (Buoyancy Control Device) genannt, handelt es sich um einen Teil der Tauchausrüstung, mit deren Hilfe der Taucher in jeder Tiefe mittels Einblasen oder Ablassen von Luft genau seinen Auftrieb regulieren und austarieren kann. Über Wasser wird durch die Tarierweste die Funktion einer Rettungsweste dargestellt, die den Kopf des Tauchers über Wasser hält. Zudem dient die Weste üblicherweise als Tragegestell für die Druckluftflasche.
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In einer Tarierweste sind dabei mehrere Ventile vorgesehen, über welche das Einblasen oder Ablassen von Luft in eine Luftblase der Weste gesteuert werden kann und über welche gegebenenfalls auch Notmaßnahmen eingeleitet werden können.
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Derartige Notmaßnahmen können beispielsweise im Falle des Unterschreitens einer definierten Druckluftmenge in der Druckluftflasche oder bei fehlender Atemtätigkeit des Tauchers eingeleitet werden.
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Aus der
WO 2007/058615 A1 geht eine Tauchausrüstung hervor, welche sich aus einer Tarierweste und einer Druckluftflasche, sowie einer Ventilanordnung zur Steuerung der Druckluftzufuhr von der Druckluftflasche zur Tarierweste zusammensetzt. Dabei wird die Tarierweste bei einer unterbleibenden Atemtätigkeit des Tauchers aufgeblasen und der Taucher somit zur Wasseroberfläche befördert. Die Ventilanordnung umfasst dabei auch ein Ventil, welches über eine Membran geregelt wird.
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Des Weiteren sind aus dem allgemeinen Stand der Technik Abblasventile von Taucherausrüstungen bekannt, wobei bei derartigen Ventilen ein Ventilkörper axial beweglich in einem Gehäuse aufgenommen ist und über eine Betätigungseinrichtung in Form einer Membran aus einer Grundstellung in eine Entlüftungsstellung bewegt werden kann. In dieser Entlüftungsstellung wird dabei ein Entweichen von unter Druck stehendem Fluid aus einem Druckkanal in einen Entlüftungskanal ermöglicht. Die Membran ist hierbei radial zu dem Ventilkörper angeordnet und trennt zwei Steuerdruckbereiche voneinander, wobei je nach Höhe einer Druckdifferenz zwischen den beiden Steuerdruckbereichen die Membran eine Bewegung ausführt und den Ventilkörper hierbei in die Entlüftungsstellung überführt. Dabei werden durch die gezielte Druckentlastung des Druckkanals insbesondere Funktionen in Tarierwesten, wie Notfunktionen gesteuert.
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Ausgehend von einem Abblasventil des Standes der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein derartiges Ventil einer Tauchausrüstung, insbesondere für eine Tarierweste, zur Verfügung zu stellen, welches sich durch einen niedrigen Herstellungsaufwand auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauffolgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass der Ventilkörper an der Membran einstückig angeformt ist. Hierdurch kann die Anzahl an Einzelbauteilen zur Ausbildung eines Abblasventils beträchtlich reduziert werden, was den Herstellungsaufwand entsprechend vermindert. Gleichzeitig sind Ventilkörper und Membran aufgrund des ohne Verbindungsstelle auskommenden Übergangs sehr robust ausgeführt.
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Demgegenüber weist ein allgemein bekanntes Ventil eine höhere Anzahl an Bauteilen auf, was den Herstellungsaufwand des Ventils entsprechend vergrößert. Zudem ist auch die Störanfälligkeit des Ventils gegenüber dem erfindungsgemäßen Abblasventil insbesondere aufgrund der nötigen Verbindungsstelle zwischen Ventilkörper und Membran höher.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Druckkanal durch den Ventilkörper hindurch über eine Durchgangsbohrung im Ventilkörper geführt, wobei der Ventilkörper in der Grundstellung den Druckkanal stirnseitig gegenüber dem Entlüftungskanal abdichtet. Mittels einer derartigen Ausgestaltung ist es möglich, das erfindungsgemäße Abblasventil sehr platzsparend im Verlauf des Druckkanals vorzusehen, indem der Druckkanal durch die Durchgangsbohrung des Ventilkörpers verläuft. Zugleich übernimmt der Ventilkörper in der Grundstellung zuverlässig die Abdichtung gegenüber dem Entlüftungskanal.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung zweigt von dem Druckkanal ein Bypass ab, wobei der Ventilkörper diesen Bypass und damit den Druckkanal in der Grundstellung stirnseitig gegenüber dem Entlüftungskanal abdichtet. Dies hat den Vorteil, dass an dem Abblasventil nur zwei Anschlüsse vorzusehen sind, einen für den Entlüftungskanal und einen für den Bypass, was die Anzahl an vorzusehenden Dichtungen zwischen den Anschlüssen reduziert und den Aufbau vereinfacht. Dabei kann aufgrund der geringeren Anzahl an Dichtungen auch die Reibung des Ventilkörpers verringert werden, was das erfindungsgemäße Ventil insbesondere für geringe Druckunterschiede geeignet macht.
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In Weiterbildung der Erfindung verfügt der Ventilkörper stirnseitig über eine ringförmige Dichtwulst, welche in der Grundstellung des Ventilkörpers mit dem Gehäuse in Kontakt steht. Alternativ hierzu ist im stirnseitigen Bereich des Ventilkörpers ein Ventilsitz ausgebildet, welchen der Ventilkörper in der Grundstellung verschließt. In beiden Fällen kann eine zuverlässige Abdichtung des Druckkanals gegenüber dem Entlüftungskanal in der Grundstellung des Ventilkörpers erreicht werden. Im Falle der Dichtwulst kann diese hierbei auf den Ventilkörper aufgespritzt oder gemeinsam mit Membran und Ventilkörper einstückig ausgeführt sein. Im Falle des Ventilsitzes ist eine gehäuseseitige oder ventilkörperseitige Ausbildung denkbar, wobei der Ventilkörper den Ventilsitz in der Grundstellung in beiden Fällen verschließt.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist in axialer Richtung oberhalb und/oder unterhalb der Membran jeweils ein umlaufendes Dichtelement am Ventilkörper oder an der Membran vorgesehen, welches mit dem Gehäuse in Kontakt steht und hierbei den jeweiligen Steuerdruckbereich gegenüber dem Druckkanal und/oder dem Entlüftungskanal abdichtet. Vorteilhafterweise ist dieses Dichtelement hierbei durch eine an den Ventilkörper oder an die Membran angeformte Dichtlippe gebildet. Durch das Vorsehen einer an den Ventilkörper oder an der Membran angeformten Dichtlippe kann zum einen wirksam eine Abdichtung des jeweiligen Steuerdruckbereichs gewährleistet und zum anderen die Anzahl an Einzelbauteilen weiter reduziert werden. Hierbei ist entweder ein Aufspritzen oder eine einstückige Ausführung mit Ventilkörper und Membran denkbar. Zudem kann die jeweilige Dichtlippe je nach Anordnung in radialer Richtung oder in axialer Richtung mit dem Gehäuse in Kontakt treten, wobei die Dichtlippe im letzteren Fall federnd ausgeführt sein muss, um den Kontakt mit dem Gehäuse bei der axialen Bewegung des Ventilkörpers zu ermöglich.
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Alternativ hierzu ist das jeweils eine umlaufende Dichtelement durch einen in einer korrespondierenden Ausnehmung des Ventilkörpers angeordneten Doppel-O-Ring gebildet. Hierdurch kann ebenfalls eine zuverlässige Abdichtung bei gleichzeitig niedriger Reibung sichergestellt werden.
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Als weitere Alternative ist das mindestens eine umlaufende Dichtelement durch einen Metallbalg gebildet. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Metallbalg neben der Dichtfunktion auch eine Federfunktion innerhalb des Ventils übernimmt und somit gegebenenfalls ein ansonsten zusätzlich vorzusehendes Federelement eingespart werden kann. Bevorzugt sind hierbei jeweils oberhalb und unterhalb der Membran Metallbälge vorgesehen, so dass eine neutrale Lage der Membran definierbar ist.
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In Weiterbildung der Erfindung bestehen Ventilkörper und Membran aus Polyurethan. Bei Verwendung dieses Kunststoffes wird eine ausreichende Festigkeit von Membran und Ventilkörper erreicht.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Es zeigt:
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1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Abblasventils gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Abblasventils gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
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3 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Abblasventils gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In 1 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Abblasventils gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welchem in einem Gehäuse 1 ein Ventilkörper 2 axial beweglich aufgenommen ist. Das Gehäuse 1 setzt sich – vorliegend nicht dargestellt – hierbei zur vereinfachten Montage des Abblasventils aus einem oberen und einem unteren Gehäuseteil zusammen. Der Ventilkörper 2 ist aus einer, in 1 dargestellten Grundstellung in eine Entlüftungsstellung bewegbar, wobei diese Bewegung über eine Betätigungseinrichtung in Form einer Membran 3 hervorgerufen wird. Wie aus 1 ersichtlich ist, sind der Ventilkörper 2 und die Membran 3 einstückig und aus demselben Material ausgeführt. Bevorzugt handelt es sich hierbei um den Kunststoff Polyurethan.
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Die Membran 3 trennt einen ersten Steuerdruckbereich 4 von einem zweiten Steuerdruckbereich 5, wobei eine Druckdifferenz zwischen diesen beiden Steuerdruckbereichen 4 und 5 eine Bewegung der Membran 3 hin zu dem Steuerdruckbereich 4 bzw. 5 mit dem jeweils niedrigeren herrschenden Druck hervorruft. Dabei nimmt die Membran 3 den Ventilkörper 2 mit und sorgt somit bei einem niedrigeren Druck im zweiten Steuerdruckbereich 5 für eine Überführung des Ventilkörpers 2 in die Entlüftungsstellung.
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Im Gehäuse 1 sind ferner ein Einströmbereich 6 und ein Ausströmbereich 7 eines Druckkanals 8 vorgesehen, wobei über den Druckkanal 8 ein unter Druck stehendes Fluid, vorzugsweise Druckluft strömt. Der Einströmbereich 6 und der Ausströmbereich 7 sind dabei über eine im Ventilkörper 2 axial verlaufende Durchgangsbohrung 9 miteinander verbunden, welche abgestuft ausgeführt ist, wobei der größere Durchmesser seitens des Ausströmbereichs 7 orientiert ist. Des Weiteren ist seitens des Ausströmbereichs 7 im Gehäuse 1 ein radial zum Ventilkörper 2 verlaufender Entlüftungskanal 10 vorgesehen. In diesem Entlüftungskanal 10 herrscht ein niedrigeres Druckniveau als in dem Druckkanal 8, so dass bei einer Überführung des Ventilkörpers 2 mittels der Membran 3 in die Entlüftungsstellung und einer hiermit einhergehenden Verbindung des Entlüftungskanals 10 mit dem Druckkanal 8 Fluid aus dem Druckkanal 8 in den Entlüftungskanal 10 entweichen kann. Hierbei vermindert sich der herrschende Druck im Druckkanal 8. In der vorliegend dargestellten Grundstellung des Ventilkörpers 2 ist der Druckkanal 8 jedoch über eine ringförmige und stirnseitig am Ventilkörper 2 vorgesehene Dichtwulst 11 gegenüber dem Entlüftungskanal 10 abgedichtet. Die Dichtwulst 11 ist hierbei einstückig mit dem Ventilkörper 2 ausgeführt.
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Wie des Weiteren aus 1 ersichtlich ist, sind am Ventilkörper 2 umlaufende Dichtlippen 12 und 13 vorgesehen, welche in axialer Richtung oberhalb und unterhalb der Membran 3 platziert und ebenfalls einstückig mit dem Ventilkörper 2 ausgestaltet sind. Diese Dichtlippen 12 und 13 erstrecken sich hierbei jeweils radial in Richtung des Gehäuses 1 und dichten durch Kontakt mit dem Gehäuse 1 zum einen den ersten Steuerdruckbereich 4 gegenüber dem Entlüftungskanal 10 und ggfs. dem Ausströmbereich 7 und zum anderen den zweiten Steuerdruckbereich 5 gegenüber dem Einströmbereich 6 ab.
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In der in 1 dargestellten Grundstellung des Ventilkörpers 2 steht dieser stirnseitig über die Dichtwulst 11 mit dem Gehäuse 1 in Kontakt, so dass der Druckkanal 8 gegenüber dem Entlüftungskanal 10 abgedichtet ist und das Fluid vom Einströmbereich 6 zum Ausströmbereich 7 fließen kann. Aufgrund der Materialeigenschaften des Polyurethans des Ventilkörpers 2 und damit auch der Dichtwulst 11 wird hierbei eine ausreichende Abdichtung des Ventilsitzes 8 erreicht, ohne dass ein zusätzliches Dichtelement vorzusehen ist. Ändert sich nun das Druckverhältnis zwischen den beiden Steuerdruckbereichen 4 und 5 dahingehend, dass das Drucklevel im ersten Steuerdruckbereich 4 höher ist als im zweiten Steuerdruckbereich 5, so bewegt sich die Membran 3 in Richtung des zweiten Steuerdruckbereiches 5 und nimmt dabei den Ventilkörper 2 mit. Dieser bewegt sich daraufhin aus der dargestellten Grundstellung in eine Entlüftungsstellung. In dieser Entlüftungsstellung wird der Druckkanal 8 nicht mehr gegenüber dem Entlüftungskanal 10 abgedichtet, so dass das unter Druck stehende Fluid in den Entlüftungskanal 10 entweichen kann und sich der Druck im Druckkanal 8 vermindert.
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Steigt nun im zweiten Steuerdruckbereich 5 der herrschende Druck auf ein höheres Level als im ersten Steuerdruckbereich 4 an, so bewegt sich die Membran 3 wiederum in Richtung des ersten Steuerdruckbereiches 4 und nimmt dabei den Ventilkörper 2 mit. Bei Erreichen der Grundstellung dichtet der Ventilkörper 2 wieder über die Dichtwulst 11 ab, so dass kein Fluid mehr über den Entlüftungskanal 10 entweichen kann.
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In 2 ist in einer Detailansicht einer Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Abblasventils gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Unterschied zu der im Vorfeld beschriebenen Variante zweigt in diesem Fall von einem Druckkanal 14 ein Bypass 15 ab, welcher über einen Ventilkörper 16 in der in 2 dargestellten Grundstellung gegenüber dem Entlüftungskanal 10 abgedichtet ist. Hierzu ist im Bereich einer Einmündung des Bypass 15 ein Ventilsitz 17 ausgebildet, auf welchem der Ventilkörper 16 aufsitzt. Als weiterer Unterschied ist eine Membran 18 mit einer umlaufenden Dichtlippe 19 versehen, welche den ersten Steuerdruckbereich 4 gegenüber dem Entlüftungskanal 10 und ggfs. dem Bypass 15 abdichtet. Die Dichtlippe 19 erstreckt sich hierbei axial in Richtung des Gehäuses 1 und ist federnd ausgeführt, um eine Dichtwirkung auch bei axialen Bewegungen der Membran 18 und des Ventilkörpers 16 zu gewährleisten. Hingegen ist der zweite Steuerdruckbereich 5 durch das Gehäuse 1 und die Membran 18 ohne weitere Dichtelemente ausreichend abgedichtet. Schließlich ist seitens des zweiten Steuerdruckbereichs 5 am Ventilkörper 16 noch ein Anschlagelement 20 vorgesehen.
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Ferner ist in 3 eine weitere dritte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abblasventils dargestellt. Im Unterschied zu der im Vorfeld beschriebenen Variante sind in diesem Fall Metallbalge 21 und 22 vorgesehen, wobei der Metallbalg 21 den ersten Steuerdruckbereich 4 gegenüber dem Entlüftungskanal 10 und ggfs. dem Bypass 15 abdichtet. Zugleich übernimmt der Metallbalg 21 gemeinsam mit Metallbalg 22 eine Federfunktion, wobei hierbei eine neutrale Stellung einer Membran 23 definiert wird. Um die beiden Steuerdruckbereiche 4 und 5 flächenmäßig gleich groß zu gestalten, ist es hierbei denkbar, auch den Metallbalg 22 eine Dichtfunktion gegenüber dem zweiten Steuerdruckbereich 5 ausbilden zu lassen und zwischen den Metallbalgen 21 und 22 zum Zwecke des Druckausgleichs ein Verbindung vorzusehen.
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Die Metallbalge 21 und 22 sind jeweils mit der Membran 23 verbunden, vorzugsweise verklebt. Seitens des Gehäuses 1 ist ebenfalls jeweils eine Verklebung denkbar, alternativ hierzu aber auch das Vorsehen einer Ausnehmung im Gehäuse 1 mit einem Dichtring vorstellbar, in welche der jeweilige Metallbalg 21 bzw. 22 mit einem Ende hineinragt. Des Weiteren ist es im Sinne der Erfindung auch möglich, die Membran 23 als Metallmembran auszuführen und die Metallbalge 21 und 22 durch geeignete Fügeverfahren mit der Membran 23 zu verbinden.
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Auch im Falle der 3 sind die Membran 23 und ein sich in Richtung des Bypass 15 erstreckender Ventilkörper 24 einstückig ausgeführt, wobei der Ventilkörper 24 hierbei auf einer zentrischen Verdickung der Membran 23 aufgesetzt ist.
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Die im Vorfeld beschriebenen Ausführungsformen eines Abblasventils sind hierbei insbesondere für Tarierwesten geeignet, bevorzugt hierbei als Steuerventil einer Notfallfunktion, mittels welcher eine Atmung des Tauchers überwacht wird, wobei bei ausbleibender Atemtätigkeit des Tauchers die Tarierweste automatisch mit Druckluft befüllt und der Taucher somit zur Oberfläche befördert wird. Das Abblasventil übernimmt hierbei die Funktion, dass bei jedem Atemzug des Tauchers ein Referenzvolumen entlüftet wird. Bei unterbleibender Atemtätigkeit wird dieses Referenzvolumen über eine Drossel stetig mit Druckluft befüllt und betätigt ab einem bestimmten Drucklevel ein Schaltventil, welches dann die Tarierweste befüllt. In einer derartigen Ausgestaltung ist der zweite Steuerdruckbereich 5 mit einem Systemdruck belastet, während im ersten Steuerdruckbereich 4 ein über eine Drossel und ein großes Volumen mit dem Systemdruck verbundener Vergleichsdruck herrscht. Bei jedem Atemzug sinkt der Systemdruck kurzzeitig unter den Vergleichsdruck ab, was eine Betätigung des Abblasventils hervorruft und das Referenzvolumen entlüftet.
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Das erfindungsgemäße Abblasventil zeichnet sich insgesamt durch eine geringe Bauteilanzahl und einen niedrigen Herstellungsaufwand aus. Des Weiteren ist aufgrund der geringen Anzahl an Bauteilen auch die Störanfälligkeit des erfindungsgemäßen Ventils verringert. Dabei ist die Erfindung nicht beschränkt auf die im Vorfeld beschriebenen Ausführungsformen, es sind vielmehr auch Ausgestaltungen denkbar, welche sich aus der Kombination einzelner Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen untereinander zusammensetzen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Ventilkörper
- 3
- Membran
- 4
- erster Steuerdruckbereich
- 5
- zweiter Steuerdruckbereich
- 6
- Einströmbereich
- 7
- Ausströmbereich
- 8
- Druckkanal
- 9
- Durchgangsbohrung
- 10
- Entlüftungskanal
- 11
- Dichtwulst
- 12
- Dichtlippe
- 13
- Dichtlippe
- 14
- Druckkanal
- 15
- Bypass
- 16
- Ventilkörper
- 17
- Ventilsitz
- 18
- Membran
- 19
- Dichtlippe
- 20
- Anschlagelement
- 21
- Metallbalg
- 22
- Metallbalg
- 23
- Membran
- 24
- Ventilkörper
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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